第5章 S12输入输出口

1、5.1 I/O端口功能简介端口功能简介 I/O端口：即输入端口：即输入/输出端口，是输出端口，是MCU与外界进行交互的重与外界进行交互的重要通道，实现各种接口。要通道，实现各种接口。5.1.1 I/O端口简介端口简介 MC9SDG128有丰富的有丰富的I/O引脚，多功能、多复用引脚，多功能、多复用 A口、口、B口、口、E口、口、K口：口：（扩展方式时，可作总线）（扩展方式时，可作总线）nPORTA(07)nPORTB(07)nPORTE(07)nPORTK(05)H口、口、J口、口、M口、口、S口、口、P口、口、T口：口：（复合功能，优先权左（复合功能，优先权左右递减右递减 ）nPORTH -

2、SPI/GPIO nPORTJ -CAN/I2C/GPIOnPORTM -CAN/BDLC/GPIOnPORTS -SCI/SPI/GPIOnPORTP -PWM/SPI/GPIOnPORTT -ECT/GPIO 注：注：GPIO=通用并行输入通用并行输入/输出输出MCU5.1. I/O端口功能端口功能 通过设置相应寄存器，实现以下功能：通过设置相应寄存器，实现以下功能：nDDR寄存器寄存器 - 数据方向，定义是输入还是输出；数据方向，定义是输入还是输出；nI/O寄存器寄存器 - 数据寄存器，定义输出电平的高低；数据寄存器，定义输出电平的高低；PORTA、PORTB 、PTS 、PTH；nRD

3、R寄存器寄存器 - 定义驱动能力；定义驱动能力；nPER寄存器寄存器 - 当当I/O口作为输入口时，定义是否口作为输入口时，定义是否使使能能内部上拉或下拉；内部上拉或下拉；nPIE寄存器寄存器 - 禁止、允许端口中断；禁止、允许端口中断；nPPS寄存器寄存器 - 上下拉选择：上下拉选择： 1、PER有效时，选择上拉还是下拉有效时，选择上拉还是下拉 2、端口中断允许时，选择上升沿还是下降沿触发、端口中断允许时，选择上升沿还是下降沿触发 Vcc K2 R4 R3 有下拉电阻R4 Vcc K3 R5 I3“悬空”状态 I3 I2 MCU K1 R1 R2 有上拉电阻R2 I1 Vcc 输入电输入电路

4、框图路框图5.2 I/O端口设置端口设置 1. A口、口、B口、口、E口、口、K口口n 数据方向寄存器数据方向寄存器DDRA、DDRB、DDRE、DDRK 某位：某位：0-输入，输入，1-输出输出 n 数据寄存器数据寄存器PORTA、PORTB、PORTE、PORTK 读时：各位得到外部引脚的逻辑电平；（数据方向为输入时）读时：各位得到外部引脚的逻辑电平；（数据方向为输入时） 写时：各位数据锁存，并更新外部引脚的逻辑电平；写时：各位数据锁存，并更新外部引脚的逻辑电平； n 上拉控制寄存器上拉控制寄存器PUCR(8位同时上拉或无拉电阻）位同时上拉或无拉电阻） 4口共用，口共用，PUPAE、PUP

5、BE、PUPEE、PUPKE位为位为1使上拉；使上拉；0无无 n 降功率驱动控制寄存器降功率驱动控制寄存器RDRIV（8位同时全功率或降功率）位同时全功率或降功率） 4口共用，口共用，RDPA、RDPB、RDPE、RDPK位为使输出降功率；位为使输出降功率；0不降不降Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0PUPKEPUPEEPUPBE PUPAEBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0RDPKRDPERDPB RDPAnDDRx :数据方向寄存器数据方向寄存器 LDAA %11110000 STDA DDRH ；高输出；低输入。；高输出；低输入

6、。nPTx : I/O寄存器寄存器 STDA PTH LDAA PTH ；高；高4位输出锁存数据；低位输出锁存数据；低4位引脚逻辑位引脚逻辑nPTIx 输入寄存器（只读寄存器）输入寄存器（只读寄存器） DDRx=0，反映输入引脚电平高低；，反映输入引脚电平高低； DDRx=1，反映引脚超载或短路，反映引脚超载或短路 ，1：异常，：异常，0：正常；：正常； LDAA PTIH ;nRDRx 低功耗驱动寄存器低功耗驱动寄存器 0：正常输出；：正常输出； 1：正常的：正常的1/6 LDAA #$F0 ; STAA RDRSnPERx 上下拉上下拉使能使能寄存器（是否允许上下拉功能使用）寄存器（是否允

7、许上下拉功能使用） 0：禁止上拉或下拉：禁止上拉或下拉 ； 1：允许选择上拉或下拉电阻；：允许选择上拉或下拉电阻； LDAA #%10101010 ; STAA RDRS p 条件：条件：P、J、H(有中断功能端口）且中断使能。有中断功能端口）且中断使能。 =1：满足上下拉使能且输入前提下，定义引脚为：满足上下拉使能且输入前提下，定义引脚为 下拉，上升沿引发中断；下拉，上升沿引发中断； =0：满足上下拉使能且输入前提下，定义引脚为：满足上下拉使能且输入前提下，定义引脚为 上拉，下降沿引发中断；上拉，下降沿引发中断；n PPSx 上下拉选择寄存器上下拉选择寄存器 (选择具体是上拉还是下拉选择具体

8、是上拉还是下拉)列：列： LDAA #$00 STAA DDRP ; P口输入口输入 LDAA #$FF STAA PERP ；P口上下拉使能口上下拉使能 LDAA #$0F STAA PIEP ；P口低口低4位中断使能位中断使能 LADA #$0F STAA PPSP ；高；高4位上拉，无中断；位上拉，无中断； ；低位下拉，；低位下拉， 上升沿引发中断；上升沿引发中断；p 条件：引脚定义为输入并且上下拉使能条件：引脚定义为输入并且上下拉使能(PERx) ； 0：上拉：上拉 ； 1：下拉：下拉 3.其它其它I/O AD口：作为口：作为A/D转换模块的模拟量输入口和外界触发脉冲的输转换模块的模拟

9、量输入口和外界触发脉冲的输入口入口,也可以做为普通输入口，也可以做为普通输入口，PORTAD0,PORTAD1注：注：n 各寄存器，复位默认值：各寄存器，复位默认值：0000 0000B；n 各口的数据方向为输入时，内部上、下拉才可设置有效；各口的数据方向为输入时，内部上、下拉才可设置有效；n 各口的数据方向为输出时，内部上、下拉被禁止；各口的数据方向为输出时，内部上、下拉被禁止；n 各寄存器的均有实际存储地址，但编程时使用寄存器名字即可各寄存器的均有实际存储地址，但编程时使用寄存器名字即可n PORTADx 仅能输入，没有数据方向寄存器。仅能输入，没有数据方向寄存器。作通用作通用I/O口时与

10、前述类似，作其它功能略过。口时与前述类似，作其它功能略过。5.3 人机交互接口设计人机交互接口设计 MCU与外设如何连接与外设如何连接-接口，解决信息传递、控制交互接口，解决信息传递、控制交互 输入设备输入设备-如按键、开关，键盘等；如按键、开关，键盘等； 输出设备输出设备-如如LED灯、蜂鸣器、灯、蜂鸣器、LED数码管、数码管、LCD显示屏等；显示屏等； 基本原则：由外设确定硬件接口基本原则：由外设确定硬件接口+软件配合。软件配合。 【例】点亮【例】点亮LED灯，并使蜂鸣器发声。灯，并使蜂鸣器发声。;* ORG $1000main:START: LDAA #$FF STAA DDRB ;设置

11、设置 LDAA #$FE STAA PORTB ;输出输出 BRA * 5.3.1 独立式按键接口独立式按键接口 前图中拨位开关换为按键即可；程序也同前。前图中拨位开关换为按键即可；程序也同前。 硬件硬件-开关输入低有效，上拉，开关输入低有效，上拉，S12可直接用内部上拉可直接用内部上拉 软件软件-查询式，逐位检测每个查询式，逐位检测每个I/O引脚状态；引脚状态； 独立式按键结构独立式按键结构-检测简单；占用检测简单；占用I/O引脚多。按键数目较少时用引脚多。按键数目较少时用5.3.2 按键去抖动按键去抖动 抖动问题：按键在按下或抬起时，由于机械弹性的影响，通抖动问题：按键在按下或抬起时，由于

12、机械弹性的影响，通常所按的键在闭合位置和断开位置之间抖动几下才稳定下来。常所按的键在闭合位置和断开位置之间抖动几下才稳定下来。抖动持续的时间因操作者和按键特性而异，一般为抖动持续的时间因操作者和按键特性而异，一般为510ms。 去抖动：克服检测误判去抖动：克服检测误判n 硬件方法硬件方法-按键后端加双稳态触发器按键后端加双稳态触发器n 软件方法软件方法-检测到有键按下时，延时检测到有键按下时，延时1020ms左右再检测，若左右再检测，若该键保持在按下状态，则确定为按键按下；松按检测同理。该键保持在按下状态，则确定为按键按下；松按检测同理。注：通常使用软件去抖动注：通常使用软件去抖动 键盘的其它

13、问题还有：一键多能、多键同按键盘的其它问题还有：一键多能、多键同按 GND(0) +5V(1) t 键按下 开关打开 开关打开 开关闭合 开始时的回弹 结束时的回弹 +5V 到微处理器输入端口 开关 R +5V GND +5V 行线 列线 ;* 按键检查子程序：无键输入直接退出，有键输入时等松手后退出按键检查子程序：无键输入直接退出，有键输入时等松手后退出 ;* 出口参数：出口参数：Key_numb 按键号，按键号， 0 无键，无键，14 键号键号 Test_key: PSHA ;独立式按键独立式按键 MOVB #0, Key_Numb LDAA PORTA ORAA #$F0 ;屏蔽高屏蔽高

14、4位影响位影响 COMA BEQ Test_key_RTS ; 无键输入，直接退出无键输入，直接退出 JSR DELAY_20MS LDAA PORTA ;Test_key_NEXT: INC Key_Numb LSRA ; 查键号查键号,条件控制循环条件控制循环 BNE Test_key_NEXT Test_key_LP1: LDAA PORTA ; 判松手判松手 ORAA #$F0 COMA BNE Test_key_LP1 ；未松手则继续；未松手则继续 JSR DELAY_20MS Test_key_RTS: PULA RTS 补充：补充：多分支结构程序设计多分支结构程序设计; 根据键号

15、执行相应子程序。根据键号执行相应子程序。 KeyMain: JSR Key16 LDAA Key_Numb LSLA ; A= A * 2 （分支编号）（分支编号） LDX #Jmp_Table LDY A, X JMP YJmp_Table: FDB Key0Sub FDB Key1Sub . FDB Key16SubKey0Sub: RTS ; 无键输入无键输入Key1Sub: RTSKey16Sub: RTS5.3.3 矩阵式键盘接口矩阵式键盘接口 也叫行列式键盘，行、列交叉处跨接按键；也叫行列式键盘，行、列交叉处跨接按键；2x8,4x4,4x8,8x8等等 按键响应方式：主程序循环查询

16、、中断后检测按键响应方式：主程序循环查询、中断后检测按键检测方法：按键检测方法：(1)行扫描法行扫描法 右图，原理：右图，原理：1、全扫描、全扫描 各行送各行送“0”，查是否有键按下查是否有键按下2、逐行扫描、逐行扫描 逐行送逐行送“0”，确定哪行、哪列确定哪行、哪列键按下键按下(2)行反转法行反转法 键值计算方法（键值计算方法（以符号以符号“1”为例）为例） VDD MCU 内部上拉电阻 PTA0 PTA1 PTA2 PTA3 PTA7 PTA6 PTA5 PTA4 列线n1 n2 n3 n4 行线m1 m2 m3 m4 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D 输出输

17、出输入输入 7 6 5 4 3 2 1 0PTA口口011101 1 1键值键值=$EE123A456B7*809#CD 键值计算方法（键值计算方法（以符号以符号“8”为例）为例） VDD MCU 内部上拉电阻 PTA0 PTA1 PTA2 PTA3 PTA7 PTA6 PTA5 PTA4 列线n1 n2 n3 n4 行线m1 m2 m3 m4 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D 输出输出输入输入 7 6 5 4 3 2 1 0PTA口口101111 0 1键值键值=$DB123A456B7*809#CD问题：如果输入是问题：如果输入是A口低口低4位，输出高位，输出

18、高4位位键值是键值是$BDl 键值计算键值计算 按前图的接法可以得按前图的接法可以得出键值表，如右。键出键值表，如右。键值可以通过扫描法获值可以通过扫描法获得，由键值通过查表得，由键值通过查表法编程得到真正定义法编程得到真正定义值。值。 （即书例（即书例5-6）l 行扫描法汇编程序行扫描法汇编程序 1 EE 2 DE 3 BE A 7E 4 ED 5 DD 6 BD B 7D 7 EB 8 DB 9 BB C 7B * E7 0 D7 # B7 D 77定义值键值 1 1 2 2 3 3 A 4 4 5 5 6 6 7 B 8 7 9 8 10 9 11 C 12 * 13 0 14 # 15

19、 D 16定义值键值; 读键盘口：入口: B = 输出行号; 出口：A = 列值及相关标志位; DDRA= $F0，PA0PA3输入（列）；PA4PA7输出（行）；条件 A 内部上拉电阻，按键有效时为“0”InKeyPort: STAB PORTA LDAA PORTA ORAA #$F0 ；高4位无用，屏蔽 COMA ；高4位始终为$0 RTS程序分析：程序分析：n B=0时，时，4行行A口输出口输出4个低电平，如果有按键，个低电平，如果有按键， 则则A口输入端口输入端 必定有一个以上必定有一个以上0返回，判断有无键按下；返回，判断有无键按下；n 如果无键按下，如果无键按下， A 返回时零返

20、回时零n 当当B=7,3,1，0时，可以分别测试时，可以分别测试1，2，3，4行是否有建按下；行是否有建按下；n 取反指令使得有键按下时取反指令使得有键按下时A寄存器位非零；寄存器位非零；; 读键盘口：入口: B = 输出行号; 出口：A = 列值及相关标志位; DDRA= $F0InKeyPort: STAB PORTA LDAA PORTA ORAA #$F0 COMA RTS;非编码键盘：无键输入退出。非编码键盘：无键输入退出。;出口参数：出口参数：Key_numb0无键，无键，116键号键号Key16: PSHD MOVB #0, Key_Numb CLRB ;测试所有测试所有4行行

21、BSR InKeyPort ；判断有无键判断有无键 BEQ Key16_RTS ; 无键退出无键退出 JSR DELAY_20MS LDAB #$7F ；开始逐行扫描开始逐行扫描K16NL: BSR InKeyPort BNE Key16_LP1 LDAA Key_Numb ADDA #4 ；加一行 STAA Key_Numb LSRB ；下一行 CMPB #$07 ; 容错处理 BNE K16NL MOVB #0, Key_Numb BRA Key16_RTSKey16_LP1: INC Key_Numb LSRA BNE Key16_LP1Key16_LP2: CLRB ；对所有行 BSR

22、 InKeyPort BNE Key16_LP2 JSR DELAY_20MS Key16_RTS: PULD RTS 程序功能：n是否有键按下n是什么键好n键释放否 +5V GND +5V 行线 列线 ;* 按键检查子程序：无键输入直接退出，有键输入时等松手后退出按键检查子程序：无键输入直接退出，有键输入时等松手后退出 ;* 出口参数：出口参数：Key_numb 按键号，按键号， 0 无键，无键，14 键号键号 Test_key: PSHA ;独立式按键独立式按键 MOVB #0, Key_Numb LDAA PORTA ORAA #$F0 ;屏蔽高屏蔽高4位影响位影响 COMA BEQ T

23、est_key_RTS ; 无键输入，直接退出无键输入，直接退出 JSR DELAY_20MS LDAA PORTA ;Test_key_NEXT: INC Key_Numb LSRA ; 查键号查键号,条件控制循环条件控制循环 BNE Test_key_NEXT Test_key_LP1: LDAA PORTA ; 判松手判松手 ORAA #$F0 COMA BNE Test_key_LP1 ；未松手则继续；未松手则继续 JSR DELAY_20MS Test_key_RTS: PULA RTS6.4 人机交互接口设计人机交互接口设计6.4.1 LED数码管的工作原理数码管的工作原理l 结构

24、结构 7段，段，8个发光二极管（字段），组合显示出数字、字符个发光二极管（字段），组合显示出数字、字符 分：共阴极（给分：共阴极（给1，段亮）；共阳极（给，段亮）；共阳极（给0，段亮），段亮） 提供段驱动电流，并加适当限流电阻提供段驱动电流，并加适当限流电阻 l 字形编码字形编码 见表见表6-1l 译码分类译码分类 软件译码软件译码(查表查表) 硬件译码硬件译码(专用芯片专用芯片) l 扫描分类扫描分类 静态扫描静态扫描 动态扫描动态扫描 (a) 外形结构与引脚外形结构与引脚 (b) 共阴极共阴极 (C) 共阳极共阳极 扫描法扫描法LED显示编程原理显示编程原理 CS3 a b c d e f

25、 g dp CS2 a b c d e f g dp CS1 a b c d e f g dp CS0 a b c d e f g dp 位选线扫描法：位选线扫描法：CS0CS0CS3CS3中只有一个为中只有一个为0 0。6.4.3 LED数码管显示汇编程序设计数码管显示汇编程序设计DISP:LDX #$2000 LDY #TABLE LDAB #$FF CLC ;准备完毕准备完毕LP: LDAA #$FF STAA PTT ;关关LED LDAA X ;取数取数 LDAA A,Y ;查段码查段码 STAA PTP ;P口输出口输出 ROLB ;左移位选左移位选 STAB PTT ;T口输出口

26、输出 BSR DELAY10ms INX ;指针加指针加1 CPX #2004 ;比较比较 BNE LP ;4次循环次循环 RTS ;返回返回Entry: LDAA #$FF ;P、 STAA DDRP ; T口口 STAA DDRT ;输出输出LOOP: JSR DISP BRA LOOPTABLE:DC.B $3F,$06,$5B,$4F,$66,$6D,$7D, 07,$7F,$6F 列列5-5：共阴、动态显示：共阴、动态显示4位位BCD码码($2000开始存放开始存放)的程序示的程序示.本章习题：本章习题：S12MCU的的I/O口有哪些？各能复用为什么功能？口有哪些？各能复用为什么功能

27、？A口作为通用口作为通用I/O口时有哪几个几个寄存器？口时有哪几个几个寄存器？A口、口、B口的数据方向寄存器和上拉控制寄存器的作用是什么？口的数据方向寄存器和上拉控制寄存器的作用是什么？编写汇编程序：连接在编写汇编程序：连接在PB4PB7有有4个个LED灯，实现跑马灯显示。灯，实现跑马灯显示。画电路图：实现画电路图：实现4x4矩阵键盘矩阵键盘+4位位LED数码管显示。数码管显示。1.通读书例通读书例5-10汇编程序，理解并学习键盘、数码管的软件编程。汇编程序，理解并学习键盘、数码管的软件编程。列列5-6KEYNUMB EQU $2000 DELAY: CLC LDAA #$00 STAA KE

28、YNUMB LDY #TABLE2LP3: LDAB Y INY LDAA KEYVAL SBA BEQ DISPLAY1 INC KEYNUMB LDAA KEYNUMB LDAB #$10 SBA BEQ NOKEY BRA LP3NOKEY: RTSDISPLAY1: LDAA #$01 ;共阳共阳 STAA PTT LDAB KEYNUMB;COUNTER1: LDY #TABLE3 LDAA B,Y STAA PTP RTS TABLE2: FCB $ee,$de,$be,$7e,$ed,$dd,$bd,$7d,$eb,$db,$bb,$7b,$e7,$d7,$b7,$77 ;4x4行列键值，预定义的，行列键值，预定义的，16个可能的读回值个可能的读回值TABLE3: FCB $f9,$a4,$b0,$99,$92,$82,$f8,$80,$90,$c0,$88,$83,$c6,$a1,$86,$8e;共阳字符编码共阳字符编码: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, A, B, C, D, E, F 讨论：讨论